Química Inorgánica. Química general e inorgánica

La química inorgánica es una parte de la química general. Ella estudia las propiedades y el comportamiento de los compuestos inorgánicos: su estructura y capacidad de reaccionar con otras sustancias. Esta dirección examina todas las sustancias, excepto aquellas que están construidas con cadenas de carbono (estas últimas son el tema de estudio de la química orgánica).

Descripción

La química es una ciencia compleja. Su división en categorías es puramente condicional. Por ejemplo, la química inorgánica y orgánica está asociada con compuestos llamados bioorgánicos. Estos incluyen hemoglobina, clorofila, vitamina B₁₂ y muchas enzimas.

Muy a menudo cuando se estudian sustancias o procesosEs necesario tener en cuenta varias interrelaciones con otras ciencias. La química general e inorgánica abarca sustancias simples y complejas, cuyo número se aproxima a 400 000. El estudio de sus propiedades a menudo incluye una amplia gama de métodos de química física, ya que pueden combinar las propiedades características de la ciencia, como la física. La calidad de las sustancias se ve afectada por la conductividad, la actividad magnética y óptica, el efecto de los catalizadores y otros factores "físicos".

Como regla, los compuestos inorgánicos se clasifican según su función:

• ácidos;
• bases;
• óxidos;
• sal.

Los óxidos a menudo se dividen en metales (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos de ácido o anhídridos de ácido).

Origen

La historia de la química inorgánica se divide en variosperíodos. En la etapa inicial, el conocimiento se acumuló a través de observaciones aleatorias. Desde la antigüedad, se han realizado intentos para transformar los metales no preciosos en metales preciosos. La idea alquímica fue propagada por Aristóteles a través de su doctrina de la convertibilidad de los elementos.

En la primera mitad del siglo XVepidemia rampante. Especialmente la población sufría de la viruela y la peste. Esculapio supone que las enfermedades son causadas por sustancias específicas, y el control debe llevarse a cabo con otras sustancias. Esto dio lugar al inicio de la llamada época médico-químico. Mientras que la química se convirtió en una ciencia independiente.

La formación de una nueva ciencia

Durante la química del Renacimiento desde una perspectiva puramente prácticaEl campo de investigación se ha "saturado" de conceptos teóricos. Los científicos han intentado explicar los procesos profundos que tienen lugar con las sustancias. En 1661 Robert Boyle introduce el concepto de "elemento químico". En 1675, Nicholas Lemmer separa los elementos químicos de los minerales de las plantas y los animales, lo que provoca el estudio de la química de los compuestos inorgánicos aparte de los orgánicos.

Más tarde, los químicos intentaron explicar el fenómeno de la quema. El científico alemán George Stahl creó la teoría de los flogistogramas, según la cual un cuerpo combustible rechaza la partícula no gravitacional del flogisto. En 1756, Mikhail Lomonosov probó experimentalmente que la combustión de ciertos metales está asociada con partículas de aire (oxígeno). Antoine Lavoisier también refutó la teoría de los flogistogramas, convirtiéndose en el antepasado de la teoría moderna de la combustión. También introdujo el concepto de "la combinación de elementos químicos".

Desarrollo

El próximo período comienza con el trabajo de John Daltone intenta explicar las leyes químicas a través de la interacción de sustancias a nivel atómico (microscópico). El primer congreso químico en Karlsruhe en 1860 dio definiciones de los conceptos de átomo, valencia, equivalente y molécula. Gracias al descubrimiento de la ley periódica y la creación de un sistema periódico, Dmitry Mendeleyev demostró que la teoría atómica molecular está relacionada no solo con las leyes químicas, sino también con las propiedades físicas de los elementos.

La próxima etapa en el desarrollo de la química inorgánicase asocia con el descubrimiento de la desintegración radiactiva en 1876 y la aclaración del diseño del átomo en 1913. El estudio de Albrecht Kessel y Hilbert Lewis en 1916 resuelve el problema de la naturaleza de los enlaces químicos. Basado en la teoría del equilibrio heterogéneo Willard Gibbs y Henrik Roszeba Nicholas Kurnakov en 1913 creó uno de los principales métodos de química inorgánica moderna - análisis físico y químico.

Conceptos básicos de la química inorgánica

Los compuestos inorgánicos en la naturaleza ocurren enforma de minerales. El suelo puede contener sulfuro de hierro, como pirita o sulfato de calcio en forma de yeso. Los compuestos inorgánicos también se presentan como biomoléculas. Se sintetizan para usar como catalizadores o reactivos. El primer compuesto inorgánico artificial importante es el nitrato de amonio utilizado para la fertilización del suelo.

Sal

Muchos compuestos inorgánicos sonEs un compuesto iónico formado por cationes y aniones. Estas son las llamadas sales, que son objeto de investigación en química inorgánica. Ejemplos de compuestos iónicos son:

• Cloruro de magnesio (MgCl)₂), que consiste en cationes de Mg²⁺ y cl aniones^-.
• Óxido de sodio (Na₂O), que consiste en cationes Na⁺ y aniones O^2-.

En cada sal, las proporciones de los iones son tales quelas cargas eléctricas están en equilibrio, es decir, el compuesto en su conjunto es eléctricamente neutro. Los iones se describen por el grado de oxidación y la facilidad de formación, que se deriva del potencial de ionización (cationes) o afinidad electrónica (aniones) de los elementos a partir de los cuales se forman.

Las sales inorgánicas incluyen óxidos,Carbonatos, sulfatos y halogenuros. Muchos compuestos se caracterizan por un alto punto de fusión. Las sales inorgánicas suelen ser formaciones cristalinas sólidas. Otra característica importante es su solubilidad en agua y facilidad de cristalización. Algunas sales (por ejemplo, NaCl) son fácilmente solubles en agua, mientras que otras (por ejemplo, SiO2) son casi insolubles.

Metales y aleaciones.

Metales como hierro, cobre, bronce, latón,El aluminio, es un grupo de elementos químicos en la parte inferior izquierda de la tabla periódica. Este grupo incluye 96 elementos que se caracterizan por una alta conductividad térmica y conductividad eléctrica. Son ampliamente utilizados en la metalurgia. Los metales se pueden dividir condicionalmente en ferrosos y no ferrosos, pesados ​​y ligeros. Por cierto, el elemento más utilizado es el hierro, que ocupa el 95% de la producción mundial entre todos los tipos de metales.

Las aleaciones son sustancias complejas.obtenido al fundir y mezclar dos o más metales en estado líquido. Consisten en una base (los elementos dominantes en porcentaje: hierro, cobre, aluminio, etc.) con pequeñas adiciones de componentes de aleación y modificación.

La humanidad utiliza alrededor de 5000 tipos de aleaciones. Son los principales materiales en la construcción y la industria. Por cierto, también hay aleaciones entre metales y no metales.

Clasificación

En la tabla de química inorgánica, los metales se dividen en varios grupos:

• 6 elementos están en el grupo alcalino (litio, potasio, rubidio, sodio, francio, cesio);
• 4 - en alcalinotérreo (radio, bario, estroncio, potasio);
• 40 - en transición (titanio, oro, tungsteno, cobre, manganeso, escandio, hierro, etc.);
• 15 - lantánidos (lantano, cerio, erbio, etc.);
• 15 - actínidos (uranio, actinio, torio, fermio, etc.);
• 7 - semimetales (arsénico, boro, antimonio, germanio, etc.);
• 7 - metales ligeros (aluminio, estaño, bismuto, plomo, etc.).

No metales

Los no metales pueden ser elementos químicos,y compuestos químicos. En estado libre, forman sustancias simples con propiedades no metálicas. En química inorgánica, se distinguen 22 elementos. Estos son hidrógeno, boro, carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor, silicio, fósforo, azufre, cloro, arsénico, selenio, etc.

Los no metales más típicos son los halógenos. En reacción con los metales, forman compuestos cuyos enlaces son principalmente iónicos, por ejemplo, KCl o CaO. Cuando interactúan entre sí, los no metales pueden formar compuestos unidos covalentemente (Cl3N, ClF, CS2, etc.).

Bases y acidos

Las bases son sustancias complejas, las más importantes deque son hidróxidos solubles en agua. Cuando se disuelven, se disocian con cationes metálicos y aniones de hidróxido, y su pH es mayor que 7. Las bases pueden considerarse químicamente opuestas a los ácidos, porque los ácidos disociadores del agua aumentan la concentración de iones de hidrógeno (H3O +) hasta que la base disminuye.

Los ácidos son sustancias que intervienen enReacciones químicas con bases, quitándoles electrones. La mayoría de los ácidos prácticos son solubles en agua. Cuando se disuelven, se disocian de los cationes de hidrógeno (H⁺) y aniones ácidos, y su pH es inferior a 7.

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